长期以来，氧化铝（Al2O3，俗称刚玉或蓝宝石原料）被视为无法形成玻璃的氧化物，这一认知在材料科学界已延续百年。日本工学院大学联合物质·材料研究机构（NIMS）及京都大学、名古屋大学等多所高校与企业，成功在室温下通过超高压力处理，将氧化铝转化为毫米级尺寸的透明非晶质块体，并发现其介电率高达约11.3，超过了传统晶体相α-Al2O3（蓝宝石）的约10。这一突破不仅打破了“氧化铝不能成玻璃”的常识，更揭示了通过压力调控原子配位结构以优化材料性能的崭新机制。
氧化铝凭借其优异的化学稳定性、绝缘性、高硬度和耐热性，广泛应用于电子基板、半导体设备部件、汽车催化转化器及工业研磨材料等领域。然而，在玻璃科学领域，氧化铝因缺乏玻璃形成能力，传统熔融法无法获得块状非晶质材料，相关研究长期局限于薄膜、多孔体或纳米粒子形态。此次研究团队以电化学制备的多孔质非晶质氧化铝薄膜（阳极氧化膜）为前驱体，在室温下施加9.4吉帕斯卡（约9.4万大气压）的超高压力，使颗粒界面和孔隙消失，成功实现了致密化与透明化。
通过固体核磁共振、同步辐射X射线衍射及中子衍射等先进手段的结构解析，研究团队揭示了该非晶质氧化铝的独特微观结构。其核心结构单元并非传统玻璃中常见的四面体（AlO4）或晶体中的八面体（AlO6），而是一种特殊的5配位金字塔结构（AlO5），即八面体缺失一个氧顶点的扭曲形态。在高压作用下，AlO5发生变形，AlO6八面体数量增加，两者通过“棱共享”方式连接，形成了类似晶体的高密度矩阵。这种独特的中距离结构使得材料在电场下具有更灵敏的局部响应，从而实现了超高介电率。
日本在先进材料基础研究领域拥有深厚的积累，特别是在高压合成技术与大型同步辐射设施（如SPring-8）的应用上处于****地位。此次成果依托于日本**的产学研合作网络，展示了日本在材料微观结构设计与极端条件下物性调控方面的技术优势。研究团队提出的“通过高压致密化控制原子配位环境与连接性以提升物性”的概念，具有极高的普适性，有望成为未来设计兼具高热导率、高硬度及优异介电性能新材料的通用指南。
这一发现为电子器件小型化与高性能化提供了关键材料支撑，特别是对于追求高介电常数与低损耗的下一代电容器及高频器件而言，非晶质氧化铝块体可能成为替代传统晶体材料的重要选项。对于中国材料产业而言，面对全球新材料竞争，应重点关注高压合成等极端条件制备技术的突破，加强基础理论与先进表征手段的结合，从原子尺度结构调控入手，在关键基础材料领域实现从跟跑到领跑的跨越。